エンティティフレームワーク

Entity Framework ( EF ) は、 ADO.NET用のオープンソース^[2] オブジェクトリレーショナルマッピング(ORM) フレームワークです。当初は.NET Frameworkの不可欠な部分として出荷されましたが、Entity Framework バージョン 6.0 以降では .NET Framework とは別に提供されるようになりました。

Entity Framework 6.4 はクラシックフレームワークの最新リリースでした。Entity Framework 6 はまだサポートされていますが、開発は終了しており、セキュリティ問題の修正のみが提供されます。^[3]

Entity Framework Core (EF Core) と呼ばれる新しいフレームワークは、2016年に導入されましたが、機能は同等ですが、完全ではありません。^[4]このフレームワークのバージョン番号は1.0から再開され、EF Coreの最新バージョンは8.0です。^[5]

Entity Framework は、データ指向ソフトウェア アプリケーションの開発をサポートするADO.NETのテクノロジ セットです。データ指向アプリケーションの設計者や開発者は、通常、2 つのまったく異なる目的を達成する必要性に悩まされてきました。解決しようとしているビジネス上の問題のエンティティ、関係、ロジックをモデル化する必要があり、また、データの保存と取得に使用するデータ エンジンを操作する必要もあります。データは、それぞれ独自のプロトコルを持つ複数のストレージ システムにまたがる場合があります。単一のストレージ システムで動作するアプリケーションでも、ストレージ システムの要件と、効率的で保守しやすいアプリケーション コードを記述する要件のバランスを取る必要があります。この問題は、一般に「オブジェクト リレーショナル インピーダンス ミスマッチ」と呼ばれます。^[6]

多くのオブジェクト リレーショナル マッピング(ORM) ツール (別名「オブジェクト リレーショナル マネージャー」) が開発され、開発者は、顧客や顧客アドレスなどのドメイン固有のオブジェクトやプロパティの形式でデータを操作できるようになりました。このとき、このデータが保存されている基盤となるデータベース テーブルや列を気にする必要はありません。ORM を使用すると、開発者はデータを処理する際に高い抽象レベルで作業でき、従来のアプリケーションよりも少ないコードでデータ指向のアプリケーションを作成および保守できます。Entity Framework は、現在 Microsoft 開発スタック内での使用が推奨されている ORM ソリューションです。^[7]

Entity Frameworkの最初のバージョン（EFv1）は、 2008年8月11日（16年前）にリリースされた.NET Framework 3.5 Service Pack 1およびVisual Studio 2008 Service Pack 1に含まれていました。このバージョンは広く批判され、少なくとも1,000人の開発者が署名した「不信任投票」も行われました。^[8] ( 2008-08-11 )

Entity Frameworkの2番目のバージョンであるEntity Framework 4.0 (EFv4)は、2010年4月12日に.NET 4.0の一部としてリリースされ、バージョン1に対する多くの批判に対処しました。^[9]

Entity Framework の 3 番目のバージョンであるバージョン 4.1 は、Code First のサポートを備えて 2011 年 4 月 12 日にリリースされました。

バージョン 4.1 の更新版である Entity Framework 4.1 Update 1 が、2011 年 7 月 25 日にリリースされました。これにはバグ修正と新しくサポートされる型が含まれています。

バージョン4.3.1は2012年2月29日にリリースされました。^[10]移行のサポートなど、いくつかの更新がありました。

バージョン5.0.0は2012年8月11日にリリースされ^[11]、.NET Framework 4.5を対象としています。また、このバージョンは.Net Framework 4でも利用可能ですが、バージョン4に比べてランタイムの利点はありません。

バージョン6.0は2013年10月17日にリリースされ^[12]、現在はApache License v2の下でライセンスされたオープンソースプロジェクトとなっています。ASP.NET MVCと同様に、そのソースコードはGitを使用してGitHubでホストされています。^[13]このバージョンでは、コードファーストのサポートに関して多くの改善が行われています。^[14]

その後、マイクロソフトは.NETを最新化、コンポーネント化し、Linux、OSX、その他のプラットフォームにクロスプラットフォームで導入することを決定しました。つまり、Entity Frameworkの次期バージョンは完全な書き直しとなるということです。^[15] 2016年6月27日、これはASP.NET Core 1.0および.NET Core 1.0とともにEntity Framework Core 1.0としてリリースされました。^[16]当初はEntity Framework 7という名前でしたが、増分アップグレードではなく完全な書き直しであり、EF6を置き換えるものではないことを強調するために改名されました。^[17]

Entity Framework Core 1.0 はApache License v2 に基づいてライセンスされており、GitHub で完全にオープンに構築されました。Entity Framework Core 1.0 は以前のバージョンの Entity Framework と概念的に類似点がいくつかありますが、完全に新しいコードベースであり、より効率的で強力、柔軟、拡張可能であり、Windows、Linux、OSX で実行され、新しい範囲のリレーショナルおよびNoSQLデータ ストアをサポートするように設計されていました。^[15]

Entity Framework Core 2.0は、Visual Studio 2017 15.3およびASP.NET Core 2.0とともに2017年8月14日（7年前）にリリースされました^[18] ( 2017-08-14 )

Entity Framework Core 3.0は、Visual Studio 2019 16.3およびASP.NET Core 3.0とともに2019年9月23日（5年前）にリリースされました。 ^[19] ( 2019-09-23 )

Entity Framework Core 3.1（EF Core 3.1）は、2019年12月3日（5年前）に正式に本番環境での使用向けにリリースされ、少なくとも2022年12月3日までは長期サポートの優先バージョンとなります。^{[20] [21]} ( 2019-12-03 )

Entity Framework Core 5.0（EF Core 5）は、2020年11月9日（4年前）に本番環境での使用向けにリリースされました。^{[20] [21]} 1年半後の2022年5月10日に廃止され、サポートが終了しました。^[22] ( 2020-11-09 )

Entity Framework Core 6.0（EF Core 6）は2021年11月10日（3年前）にリリースされ^{[23] [24]}、少なくとも2024年11月12日までは長期サポートの優先バージョンとなる予定です。^[25] ( 2021-11-10 )

Entity Framework Core 7.0（EF Core 7）は、2022年11月8日（2年前）にリリースされ^{[26] [27]、} JSON列や一括更新などの機能が追加されました。  ( 2022-11-08 )

Entity Framework Core 8.0（EF Core 8）は、2023年11月14日（12か月前）にリリースされ、 ^{[28] [29]}複合型を使用した値オブジェクトやプリミティブコレクションなどの機能が追加されました。  ( 2023-11-14 )

ADO.NET Entity Framework のアーキテクチャは、下から順に次のもので構成されています: ^{[引用が必要]}

• データ ソース固有のプロバイダー。概念スキーマに対してプログラミングするときに、データベースに接続するための ADO.NET インターフェイスを抽象化します。
• マップ プロバイダー は、Entity SQL コマンド ツリーをデータベースのネイティブ SQL 形式のクエリに変換するデータベース固有のプロバイダーです。これには、汎用コマンド ツリーをストア固有のコマンド ツリーに変換するコンポーネントであるストア固有のブリッジが含まれます。
• EDM パーサーとビュー マッピングは、データ モデルの SDL 仕様と、それが基礎となるリレーショナル モデルにどのようにマップされるかを取得し、概念モデルに対するプログラミングを可能にします。リレーショナル スキーマから、概念モデルに対応するデータのビューを作成します。複数のテーブルから情報を集約して 1 つのエンティティに集約し、エンティティへの更新を、そのエンティティに貢献したテーブルへの複数の更新に分割します。
• クエリおよび更新パイプラインは、クエリを処理し、リクエストをフィルタリングして更新し、それらを正規のコマンド ツリーに変換します。その後、マップ プロバイダーによってストア固有のクエリに変換されます。
• メタデータ サービス。エンティティ、リレーションシップ、マッピングに関連するすべてのメタデータを処理します。
• トランザクション は、基盤となるストアのトランザクション機能と統合します。基盤となるストアがトランザクションをサポートしていない場合は、このレイヤーでそのサポートを実装する必要があります。
• 概念レイヤー API は、概念スキーマに対してコーディングするためのプログラミング モデルを公開するランタイムです。これは、Connection オブジェクトを使用してマップ プロバイダーを参照し、Command オブジェクトを使用してクエリを送信し、EntityResultSet または結果を含む EntitySet を返すという ADO.NET パターンに従います。
• 切断されたコンポーネント。時折接続される環境で ADO.NET Entity Framework を使用するためにデータセットとエンティティ セットをローカルにキャッシュします。
• 埋め込みデータベース: ADO.NET Entity Framework には、クライアント側でのリレーショナル データのキャッシュとクエリのための軽量の埋め込みデータベースが含まれています。
• ADO.NET Entity Framework には、マッピング デザイナーなどのデザイン ツールも含まれています。これにより、概念スキーマをリレーショナル スキーマにマッピングし、エンティティ タイプのどのプロパティがデータベース内のどのテーブルに対応するかを指定する作業が簡素化されます。
• プログラミング レイヤー。EDM をプログラミング言語で使用できるプログラミング構造として公開します。
  • オブジェクト サービスは、エンティティと同じプロパティを公開する CLR クラスのコードを自動的に生成し、エンティティを .NET オブジェクトとしてインスタンス化できるようにします。
  • Web サービス。エンティティを Web サービスとして公開します。
• リレーショナル データではなくエンティティで動作するレポート サービスなどの高レベル サービス。

エンティティデータモデル（EDM）は、エンティティデータモデルと呼ばれるモデリング手法を使用して、データの概念モデル（CSDL）を指定します。これは、エンティティ-リレーションシップモデルの拡張バージョンです。^[30] データモデルは、主にエンティティとそれらが参加するアソシエーションを記述します。EDMスキーマは、XML（拡張マークアップ言語）のアプリケーションであるスキーマ定義言語（SDL）で表現されます。さらに、概念スキーマ（CSDL）の要素からストレージスキーマ（SSDL）へのマッピング（MSL）も指定する必要があります。マッピング仕様もXMLで表現されます。^[31]

Visual Studio には、EDM とマッピング仕様を視覚的に作成するためのエンティティ デザイナーも用意されています。このアプローチは、「コード ファースト」および「データベース ファースト」アプローチの代替として、「モデル ファースト」アプローチと呼ばれています。ツールの出力は、スキーマとマッピングを指定する XML ファイル (*.edmx) です。Edmx ファイルには、EF メタデータ成果物 (CSDL/MSL/SSDL コンテンツ) が含まれています。これらの 3 つのファイル (csdl、msl、ssdl) は、手動で作成または編集することもできます。^{[引用が必要]}「モデル ファースト」アプローチは、EF Core バージョンではサポートされません。^[32]

Visual Studioのエンティティデータモデルウィザード^[33]は、ほとんどの場合、データベーススキーマと概念スキーマ間の1対1（1:1）マッピングを最初に生成します。リレーショナルスキーマでは、要素はテーブルで構成され、主キーと外部キーが関連するテーブルを結合します。対照的に、エンティティタイプはデータの概念スキーマを定義します。^{[引用が必要]}

エンティティ タイプは、複数の型付きフィールドの集合体です。各フィールドはデータベース内の特定の列にマップされ、複数の物理テーブルからの情報を含めることができます。エンティティ タイプは、物理スキーマの関係とは関係なく、互いに関連付けることができます。関連するエンティティも同様に公開されます。名前が、エンティティが参加してアクセスしている関係を示すフィールドを介して公開されます。このフィールドは、データベース内の列から値を取得するのではなく、関係をトラバースして、関連するエンティティ (またはエンティティのコレクション) を返します。^{[引用が必要]}

エンティティ タイプは、エンティティが準拠するオブジェクトのクラスを形成し、エンティティはエンティティ タイプのインスタンスです。エンティティは、アプリケーションによって解決される問題の一部を形成する個々のオブジェクトを表し、キーによってインデックス付けされます。たとえば、上記の物理スキーマを変換すると、次の 2 つのエンティティ タイプが作成されます。

• CustomerEntityには、 Customersテーブルの顧客名とContactsテーブルの顧客住所が含まれます。
• OrderEntity は、特定の顧客の注文をカプセル化し、それをOrdersテーブルから取得します。

論理スキーマと物理スキーマとのマッピングは、XML ファイルとして指定されるエンティティ データ モデル(EDM) として表されます。ADO.NET Entity Framework は、EDM を使用してマッピングを実際に実行し、アプリケーションがエンティティを操作できるようにします。一方、内部的にはDataSetやRecordSetなどの ADO.NET 構成要素の使用を抽象化します。ADO.NET Entity Framework は、複数のテーブルからエンティティ参照情報を取得する場合や、リレーションシップをトラバースする場合に必要な結合を実行します。エンティティが更新されると、その情報がどのテーブルから取得されたかをトレースし、SQL 更新ステートメントを発行して、一部のデータが更新されたテーブルを更新します。ADO.NET Entity Framework は、SQL の派生である eSQL を使用して、エンティティとそのリレーションシップに対するクエリ、集合論的操作、更新を実行します。eSQL のクエリは、必要に応じて、基になるデータベースのネイティブ SQL 形式に変換されます。^{[引用が必要]}

エンティティ型とエンティティ セットは、論理 EDM スキーマを形成するだけであり、どのような形でも公開できます。ADO.NET Entity Framework には、これらのエンティティをオブジェクトとして提示し、要素と関係をプロパティとして公開するオブジェクト サービスが含まれています。したがって、エンティティ オブジェクトは EDM エンティティ型のインスタンスのフロントエンドにすぎず、オブジェクト指向言語がアクセスして使用できるようにします。同様に、他のフロントエンドを作成して、Web サービス (例: WCF Data Services ) またはエンティティが永続ストレージまたはネットワーク転送用にシリアル化されるときに使用される XML を介してエンティティを公開することもできます。^[34]

エンティティ** はEntityTypeのインスタンスです。エンティティは、情報が関係するオブジェクト ( customer、ordersなど) の個々のインスタンスを表します。エンティティの ID は、そのインスタンスであるエンティティ タイプによって定義されます。その意味で、エンティティ タイプは、エンティティが属するクラスを定義し、エンティティが持つプロパティも定義します。プロパティは、エンティティに名前とタイプを与えることで、エンティティの特定の側面を説明します。ADO.NET Entity Framework のエンティティ タイプのプロパティは完全に型指定されており、DBMS システムで使用される型システムや、.NET Framework の共通型システムと完全に互換性があります。プロパティは、SimpleTypeまたはComplexTypeにすることができ、複数の値を持つこともできます。すべてのEntityTypeは、何らかの名前空間に属し、エンティティ タイプの各インスタンスを一意に識別するEntityKeyプロパティを持ちます。さまざまなプロパティ タイプは、次のように区別されます。^{[引用が必要]}

• SimpleTypeは、整数、文字、浮動小数点数などのプリミティブデータ型に対応します。^[35]
• ComplexTypeは、 SimpleTypeまたはComplexType型の複数のプロパティの集合体です。ただし、 EntityTypeとは異なり、ComplexTypeはEntityKeyを持つことができません。Entity Framework v1ではComplexTypesは継承できません。^[36]

すべてのエンティティ インスタンスは、エンティティのプロジェクトごとのコンテナーである EntityContainers に格納されます。各プロジェクトには、複数の名前空間とエンティティ タイプにまたがるエンティティを参照できる、名前付きの EntityContainers が 1 つ以上あります。1 つのエンティティ タイプの複数のインスタンスは、EntitySets と呼ばれるコレクションに格納できます。1 つのエンティティ タイプには、複数の EntitySets を含めることができます。^{[引用が必要]}

EDMプリミティブ型（単純型）: ^{[35] [37]}

2 つのエンティティ タイプは、関連関係または包含関係のいずれかによって関連付けることができます。たとえば、出荷が顧客に請求されるのは関連ですが、注文に注文の詳細が含まれるのは包含関係です。包含関係は、エンティティ間の継承をモデル化するためにも使用できます。2 つのエンティティ タイプ間の関係は、関係タイプによって指定され、そのインスタンス(関係と呼ばれる) はエンティティ インスタンスを関連付けます。将来のリリースでは、構成や識別などの他の種類の関係タイプが導入される可能性があります。^{[引用が必要]}

リレーションシップの種類は、その次数 (アリティ) または関連付けられているエンティティの種類の数と多重度によって特徴付けられます。ただし、ADO.NET Entity Framework の初期リリースでは、リレーションシップはバイナリ (次数 2) の双方向リレーションシップに制限されています。多重度は、関連付けられるエンティティ インスタンスの数を定義します。多重度に基づいて、リレーションシップは 1 対 1、1 対多、または多対多のいずれかになります。エンティティ間のリレーションシップには名前が付けられ、その名前はロールと呼ばれます。これは、リレーションシップの目的を定義します。^{[引用が必要]}

リレーションシップ タイプには、関連するエンティティでアクションが実行された場合に、エンティティに対して何らかのアクションを実行できるようにする操作またはアクションを関連付けることもできます。リレーションシップは、関連するエンティティに対して何らかの操作が実行されたときにアクションを実行するように指定できます。たとえば、リレーションシップの一部を形成するエンティティを削除する場合 ( OnDelete操作)、実行できるアクションは次のとおりです。^[38]

• Cascade は、リレーションシップ インスタンスと、関連付けられているすべてのエンティティ インスタンスを削除するように指示します。
• なし。

両端で異なるセマンティクスを持つことができる関連関係の場合、両端に異なるアクションを指定できます。^{[引用が必要]}

ADO.NET Entity Framework は、EDM スキーマを定義するために、スキーマ定義言語(SDL)と呼ばれる XML ベースのデータ定義言語を使用します。SDL は、 CTSプリミティブ型に似た SimpleTypes を定義します。これには、 String、Int32、Double、Decimal、Guid、DateTimeなどがあります。プリミティブ値と名前のマップを定義するEnumerationも、単純型と見なされます。列挙は、フレームワーク バージョン 5.0 以降でのみサポートされています。ComplexTypes は、他の型の集約から作成されます。これらの型のプロパティのコレクションは、エンティティ型を定義します。この定義は、EBNF 文法で次のように記述できます。^{[引用が必要]}

EntityType :: =  
  ENTITYTYPE entityTypeName [ BASE entityTypeName ] 
    [ ABSTRACT true | false ]  KEY propertyName [,  propertyName ] * 
    {( propertyName PropertyType [ PropertyFacet ] * )  + }

プロパティタイプ::=  ( 
  (プリミティブタイプ[プリミティブタイプファセット] * ) 
    |  (複合タイプ名) 
    | 行タイプ

  PropertyFacet ::=  ( 
    [ NULLABLE true |  false ] 
    |  [ DEFAULT defaultVal ]  
    |  [ MULTIPLICITY [ 1 | * ]] 
  )

  PropertyTypeFacet ::=  
    MAXLENGTH |  PRECISION |  SCALE 
    |  UNICODE |  FIXEDLENGTH |  COLLATION 
    |  DATETIMEKIND |  PRESERVESECONDS

  プリミティブ型::=  
    BINARY |  STRING |  BOOLEAN 
    |  SINGLE |  DOUBLE |  DECIMAL |  GUID 
    |  BYTE |  SBYTE |  INT16 |  INT32 |  INT64 
    |  DATETIME |  DATETIMEOFFSET |  TIME 
)

ファセットは、プロパティのメタデータを記述するために使用されます。たとえば、プロパティがヌル可能かデフォルト値を持つか、またプロパティのカーディナリティ（つまり、プロパティが単一値か複数値か）などです。多重度が「1」の場合は単一値プロパティを示し、「*」の場合は複数値プロパティであることを意味します。たとえば、エンティティはSDLで次のように表記できます。^[39]

<ComplexType Name= "Addr" > <Property Name= "Street" Type= "String" Nullable= " false" /> <Property Name= "City" Type= "String" Nullable= "false" /> <Property Name= "Country" Type= "String" Nullable= "false" /> <Property Name= "PostalCode" Type= "Int32" /> </ComplexType> <EntityType Name= "Customer" > <Key> <PropertyRef Name= "Email" /> </Key> <Property Name= "Name" Type= "String" /> <Property Name= "Email" Type= "String" Nullable= "false" /> <Property Name= "Address" Type= "Addr" /> </EntityType> 
        
        
        
       

 
    
          
    
       
        
       

関係タイプは、エンドポイントとその多重度を指定することで定義されます。たとえば、顧客と注文の間の1対多の関係は次のように定義できます。

<Association Name= "CustomerAndOrders" > <End Type= "Customer" Multiplicity= "1" /> <End Type= "Orders" Multiplicity= "*" > <OnDelete Action= "Cascade" /> </End> </Association> 
       
      
          
    

ADO.NET Entity Framework は、Entity SQLという構造化クエリ言語のバリアントを使用します。これは、概念レベルでエンティティとエンティティ リレーションシップに対する宣言型クエリと更新を記述することを目的としています。EDM はテーブル間でデータを分割して抽象化するように設計されているため、結合の明示的な構造を持たないという点で SQL とは異なります。 ^{[引用が必要]}

概念モデルに対するクエリは、Entity SQL クエリを受け入れるEntityClientクラスによって容易になります。クエリ パイプラインは、Entity SQL クエリをコマンド ツリーに解析し、クエリを複数のテーブルに分割して、EntityClient プロバイダーに渡します。ADO.NET データ プロバイダーと同様に、EntityClient プロバイダーもConnectionオブジェクトを使用して初期化されます。このオブジェクトには、データ ストアと認証情報の通常のパラメーターに加えて、SDL スキーマとマッピング情報が必要です。次に、EntityClient プロバイダーは、Entity SQL コマンド ツリーをデータベースのネイティブ フレーバーの SQL クエリに変換します。クエリを実行すると、Entity SQL ResultSet が返されます。これは、ADO.NET ResultSet とは異なり、表形式の構造に限定されません。^{[引用が必要]}

Entity SQL は、次の機能の本質的なサポートを追加することで SQL を強化します: ^{[引用が必要]}

• 型、ADO.NET エンティティは完全に型指定されます。
• EntitySetsは、エンティティのコレクションとして扱われます。
• サブクエリを使用できる場所に関する制限を削除する、コンポーザビリティ。

正規関数は、すべての Entity Framework 準拠データ プロバイダーでサポートされています。これらは Entity SQL クエリで使用できます。また、LINQ to Entities の拡張メソッドのほとんどは正規関数に変換されます。これらは特定のデータベースに依存しません。ADO.NET データ プロバイダーは関数を受け取ると、それを目的の SQL ステートメントに変換します。^[40]

しかし、すべての DBMS が同等の機能と標準の組み込み関数を備えているわけではありません。また、計算の精度にも違いがあります。したがって、すべての標準関数がすべてのデータベースでサポートされているわけではなく、すべての標準関数が同じ結果を返すわけではありません。^{[引用が必要]}

LINQ to Entities プロバイダーを使用すると、LINQ を使用してさまざまなRDBMSデータ ソースを照会できます。Entity Framework をサポートするデータベース サーバー固有のプロバイダーがいくつか用意されています。^{[引用が必要]}

Entity Framework v4 では、新しいメソッドExecuteStoreQuery()とExecuteStoreCommand() がObjectContext クラスに追加されました。^{[引用が必要]}

Visual Studio には Visualizer という機能があります。Visual Studio で記述された LINQ クエリは、デバッグ セッション中に Visualizer を使用してネイティブ SQL として表示できます。すべての RDBMS を対象とする LINQ to Entities (オブジェクト クエリ) の Visualizer は、Visual Studio Marketplace で入手できます。^[41]

EF と EF Core の両方のバリアントについて、Entity Framework を使用してパフォーマンスの問題をトラブルシューティングするためのさまざまなプロファイラーが市販されています。

Entity Framework Coreのパフォーマンスを向上させるために、Entity Framework Coreツールと拡張機能が利用可能です。^[42]

Entity Frameworkツールと拡張機能は、Entity Frameworkのパフォーマンスを向上させるために利用可能です。^[43]

• オブジェクトリレーショナルマッピングソフトウェアのリスト
• LINQ から SQL
• .NET 永続性 API (NPA)
• LLBLGENプロ

Wikibooks には、 .NET 開発基盤に関する書籍があります。

• ADO.NET エンティティ フレームワーク (データ デベロッパー センター)
• GitHubの EntityFramework